JP5686586B2 - 自動車用車体骨格における補強構造 - Google Patents

Description

この発明は、自動車のフロントピラー、センタピラー、サイドメンバー或いはルーフサイドレイルなどの自動車用車体骨格における補強構造に関する。

従来の自動車用車体骨格として、特許文献１に記載された車両用骨格部材が知られている。かかる車両骨格部材は、比較的深絞りの断面略ハット型に形成されたアウタパネルと比較的浅絞りの断面略ハット型に形成されたインナパネルとを接合することにより閉断面構成のセンタピラーを構成し、センタピラーの閉断面内にアウタリインフォース（補強部材）を配置して構成している。アウタリインフォースは、略「Ｚ」字状の断面を有し、アウタパネルの２つの縦壁に沿って配置された２つの補強面と、当該補強面の間でセンタピラーの対角線に沿った方向で、２つの補強面を連結する連結面とで構成している。連結面の配設位置（配設方向）は、センタピラーに車幅方向外側から外力が作用して、捩れ変形で伸長して上記対角線に添い、且つ前記縦壁を連結する方向に僅かに回転した位置としている。そして、かかる構成により、車両の側突等によって生じた荷重（アウタパネル側から閉断面を潰す方向の荷重）が作用した場合、前記荷重による捩れモーメントと曲げモーメントを効果的に抑制できる。この結果、センタピラーの板厚を増大させたり、アウタリインフォース以外の補強部材を追加する必要がないので、重量増を招かないという効果を奏するものである。

従って、かかる従来の技術は、補強部材としてのアウタリインフォースをアウタパネルの比較的大きな面積を持った両縦壁に連結して構成しているものであるといえる。この結果、車両の外方から齎される側突に対する荷重に対して、センタピラーを補強する構造であるといえる。

しかしながら、上記従来の技術は、自動車が横転して起こるロールオーバーによる荷重に対しては、補強構造足り得ないものといえる。なぜならば、かかるロールオーバーによる荷重は、自動車のルーフを支えるルーフサイドレイル側にかかって、センタピラー（特にインナパネル）を車体外方に折曲させるように働くことになるからである。かかることから、自動車のロールオーバーに対するセンタピラーが外方に折曲されないように補強するには、インナパネル側にリインフォース補強部材を連結することが従来より知られている。但し、インナパネルは、車室スペースを可能な限り広く確保するために、通常、アウタパネルの形状と異なって、あまり高い縦壁を確保することはできずほぼ平板状を呈して構成されている。この結果、インナパネルに補強部材を連結するとしても、アウタパネルのように縦壁を利用して連結することができないことになる。

そこで、従来技術において、インナパネルに補強部材を連結する方法として、図７及び図８に示すような、二方式が知られている。図７に示す方式は、インナパネルａとアウタパネルｂとを互いにフランジ部ｃ、ｄ同士を接合して閉断面形状に構成しており、かかる閉断面内に補強部材ｅを配設する場合、補強部材ｅが平板から構成して、インナパネルａのフランジ部ｃとアウタパネルｂのフランジ部ｄとによって挟み込まれた状態で直状のシェア面を形成すべく延在するように配置して、両フランジ部ｃ、ｄにフランジ部ｆを接合して構成しており、アウタパネルｂの内面には、アウタリインフォースｉが添設されている（類似する技術が特許文献２に開示されている）。

また、図８に示す方式は、インナパネルａとアウタパネルｂとを互いにフランジ部ｃ、ｄ同士を接合して閉断面形状に構成して、かかる閉断面内に補強部材ｅを配設する場合、補強部材ｅが、インナパネルａの内壁形状に沿うような断面形状を呈することにより、インナパネルａの内面を近接した状態で添設するように配置し、補強部材ｅのフランジ部ｆをインナパネルａのフランジ部ｃおよびアウタパネルｂのフランジ部ｄとの間に挟み込んだ状態で互いに接合することにより連結し、更に、補強部材ｅの頂部ｇをインナパネルａの中腹部ｈに接合することにより構成するものであり、アウタパネルｂの内面には、アウタリインフォースｉが添設されている（類似する技術が特許文献３に記載されている）。

特開２００７−１１２２０３号公報 特開２００６‐２４８４６１号公報 特開２００９‐２９２３６７号公報

しかしながら、図７に示す方式においては、補強部材ｅが直状的なシェア面を呈して稜線を有さないことから、局部の集中荷重に対しては断面崩れの抑制に効果があるといえるが、自動車のロールオーバー時のようなルーフサイドレイルから及ぼされてセンタピラーを自動車の上下方向から折曲しようとする荷重に対しては、センタピラーの断面形状を潰す方向の力として作用することから、補強部材ｅが稜線を有さない故に、骨格の曲げ強度のポテンシャル向上への効果が低く、曲げ強度を確保するためには他の骨格強度に依存することになってしまう。

また、図８に示す方式においては、補強部材ｅがフランジ部ｆと共に頂部ｇがインナパネルａに対して接合される３点接合構成を採っていることから、これら３点の接合部が突っ張って、骨格の曲げ強度ポテンシャルを向上させることができるが、局部の集中荷重に対しては図７に示すシェア面構造に比べて断面周長が長く、稜線がバネの挙動を示すために、断面崩れの抑制効果は低いものとなってしまう。

この発明は、かかる従来の技術における未解決課題に鑑み、骨格の曲げ強度のポテンシャルを向上させると共に、断面崩れに対する高い抑制効果を発揮する自動車用車体骨格における補強構造を提供することを目的としている。

この発明に係る自動車用車体骨格における補強構造は、車外側に配置されるアウタパネルと車室側に配設されるインナパネルとをそのフランジ部同士を接合することによって閉断面に形成して骨格本体を構成すると共に、閉断面内に補強部材を配設して構成する自動車用車体骨格における補強構造であって、補強部材が、骨格本体の長手軸方向に向かって延設する長尺の平板を前記骨格本体の短手方向に沿って互いに離間する状態で複数個の凸状部を折曲形成することにより蛇腹状に構成されており、凸状部の頂部をインナパネルの中腹部に接合すると共に、補強部材における凸状部間に形成される平板状部の短手方向両端部を、アウタパネルとインナパネルにおける両フランジ部間に介在させて両フランジ部と共に接合したことを特徴とする。

この発明によれば、例えば自動車が側突事故に遭遇したような場合に、アウタパネルとインナパネルとが形成する閉断面を潰す方向の荷重がかかった場合には、互いに接合するフランジ部が外側に逃げようとするのであるが、補強部材の平板状部が、アウタパネルおよびインナパネルのフランジ部間に介在して接合されていることから所謂シェア面構造の機能による引っ張り力を発揮して断面潰れ現象を抑制することができる。

また、この発明によれば、補強部材における複数の凸状部が稜線を有しかつその頂部がインナパネルの中腹部に接合されていると共に、当該相隣り合う凸状部の間に存する平板状部がインナパネルおよびアウタパネルのフランジ部間に介在して接合されていることから、例えば自動車が横転事故に遭遇して起こったロールオーバーによる骨格本体の長手軸方向の折れ変形荷重に対しては、補強部材がバルクヘッドのような隔壁としての機能を果たすことになって、骨格の断面強度のポテンシャル向上に寄与して、骨格本体の長手軸方向の折れ変形を抑制することができる。

また、この発明における他の実施の形態における自動車用車体骨格における補強構造は、上記発明において、補強部材における凸状部と平板状部との配置間隙をそれぞれ異なるように配置したことを特徴とする。

かかる構成により、例えば、ルーフサイドレイルやサイドメンバーなどの略ハット型断面を有する骨格本体で、且つ捩り変形が少なく曲げ変形抑制を主体とする骨格構造に最適に採用できる。

この発明によれば、例えば自動車が側突事故に遭遇したような場合に、アウタパネルとインナパネルとが形成する閉断面を潰す方向の荷重がかかった場合には、互いに接合するフランジ部が外側に逃げようとするのであるが、補強部材の平板状部が、アウタパネルおよびインナパネルのフランジ部間に介在して接合されていることから所謂シェア面構造の機能による引っ張り力を発揮して断面潰れ現象を抑制することができる。

また、この発明によれば、補強部材における複数の凸状部が稜線を有しかつその頂部がインナパネルの中腹部に接合されていると共に、当該相隣り合う凸状部の間に存する平板状部がインナパネルおよびアウタパネルのフランジ部間に介在して接合されていることから、例えば自動車が横転事故に遭遇して起こったロールオーバーによる骨格本体の長手軸方向の折れ変形荷重に対しては、補強部材がバルクヘッドのような隔壁としての機能を果たすことになって、骨格の断面強度のポテンシャル向上に寄与して、骨格本体の長手軸方向の折れ変形を抑制することができる。

この発明に係る自動車用車体骨格としての車体側部における補強構造の一実施例として採用したセンタピラーを自動車外側から描画した斜視図である。 図１における車体側部を構成するセンタピラーの分解斜視図である。 図１におけるセンタピラーの上部の拡大図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。 図３のＢ−Ｂ断面図である。 この発明の他の実施例に係る自動車用車体骨格としてのセンタピラーに適用する補強部材の斜視図である。 従来の一の技術に係るセンタピラーの横断面図である。 従来の他の技術に係るセンタピラーの横断面図である。

この発明に係る実施例における自動車車体骨格における補強構造は、骨格の曲げ強度のポテンシャルを向上させると共に、断面崩れに対する高い抑制効果を発揮する自動車用車体骨格における補強構造として構成している。

次に、図を用いて、この発明を採用した実施例に係る自動車車体骨格における補強構造について説明する。 先ず、図１〜図５を用いて、本発明に係る一実施例を車体側部骨格としてのセンタピラーに採用した場合について説明する。

即ち、図１に示すように、自動車の車体側部骨格としての骨格本体を構成するセンタピラー１は、自動車の前後方向に長手となって延在し互いに離間した状態のルーフサイドレイル１１とサイドシル１２との間に配設されている。センタピラー１は、図２に示すように、車外側に配置されるアウタパネル２と車室側に配置されるインナパネル３とを接合することによって、閉断面１ａが形成された構成となっている。このことから、アウタパネル２は、自動車外方に突出するような比較的深絞りの断面略ハット型に形成されていると共に、インナパネル３は、車室スペースを確保すべく比較的浅絞りの断面略ハット型に形成されて、この結果、その短手側の両端部に形成されるフランジ部２ａ、３ａ同士を接合することにより、閉断面１ａを構成している。更に、アウタパネル２の車外側は、外板によって覆われており、また、インナパネルの車室側は、内装部品に覆われている。

アウタパネル２とインナパネル３とが形成する閉断面１ａ内には、補強部材４が配設されている。補強部材４は、閉断面１ａ内において自動車の上下方向（センタピラー１の長手軸方向）に向かって延設する長尺の平板を、自動車の前後方向（センタピラーの短手方向）に沿って蛇腹状の凸状部５を互いに離間する状態で複数個折曲形成することにより構成している。この結果、補強部材４は、各凸状部５間に挟まれた状態で、複数個の平板状部６を有して構成されていることになる。そして、一の実施例においては、補強部材４における凸状部５と平板状部６とはほぼ同一間隔をもって配置されている。

更に、各凸状部５の頂部５ａは、インナパネル３の中腹部３ｂにスポット溶接などにより接合されている。また、各平板状部６は、その短手方向両端部をアウタパネル２のフランジ部２ａとインナパネル３のフランジ部３ａとの間に介在させて、両フランジ部２ａ、３ａと共にスポット溶接などにより接合されている。

以上説明した構成を有する本発明に係る一の実施例においては、例えば自動車が側突事故に遭遇して、センタピラー１におけるアウタパネル２とインナパネル３とが形成する閉断面１ａを潰す方向の荷重がかかった場合には、互いに接合するフランジ部２ａ、３ａが外側に逃げようとするのであるが、補強部材４の平板状部６が、アウタパネル２およびインナパネル３のフランジ部２ａ、３ａ間に介在して接合されていることから所謂シェア面構造の機能による突っ張り力を発揮して断面潰れ現象を抑制することができる。

また、かかる一の実施例によれば、補強部材４における複数の凸状部５が稜線を有しかつその頂部５ａがインナパネル３の中腹部３ｂに接合されていると共に、相隣り合う凸状部５の間に存する平板状部６がアウタパネル２およびインナパネル３のフランジ部２ａ、３ａ間に介在して接合されていることから、例えば自動車が横転事故に遭遇して起こったロールオーバーによるセンタピラー１の長手軸方向の折れ変形荷重に対しては、補強部材４がバルクヘッドのような隔壁としての機能を果たすことになって、骨格の断面強度のポテンシャル向上に寄与して、骨格本体の長手軸方向の折れ変形を抑制することができる。

図６は、この発明にかかる他の実施例の形態におけるセンタピラーに施す補強部材４を示している。図６に示す補強部材４は、上記一の実施例と同様に、複数個の凸状部５と、互いに隣り合う凸状部５の間に配置された平板状部６とを蛇腹状に形成することにより構成しているも、凸状部５と平板状部と６の配置間隙を長手軸方向においてそれぞれ異なるように配置した点、異にしている。その他、補強部材４は、各凸状部５の頂部５ａがインナパネル３の中腹部３ｂにスポット溶接などにより接合されていると共に、各平板状部６が、その短手方向両端部をアウタパネル２のフランジ部２ａとインナパネル３のフランジ部３ａとの間に介在させて、両フランジ部２ａ、３ａと共にスポット溶接などにより接合されている点、上記一の実施例と同様である。

従って、かかる他の実施例は、上記一の実施例と同様な作用効果を発揮するものであるといえるが、加えて、例えば、ルーフサイドレイルやサイドメンバーなどの略ハット型断面を有する骨格部材で、且つ捩り変形が少なく曲げ変形抑制を主体とする骨格構造に最適に採用できるものである。

以上説明したこの発明は、骨格の曲げ強度のポテンシャルを向上させると共に、断面崩れに対する高い抑制効果を発揮するものであることから、自動車のフロントピラー、センタピラー、サイドメンバー或いはルーフサイドレイルなどの自動車用車体骨格における補強構造等に好適であるといえる。

１ センタピラー（骨格本体）
１ａ 閉断面
２ アウタパネル
２ａ フランジ部
３ インナパネル
３ａ フランジ部
３ｂ 中腹部
４ 補強部材
５ 凸状部
５ａ 頂部
６ 平板状部

Claims (2)

1. 車外側に配置されるアウタパネルと車室側に配設されるインナパネルとをそのフランジ部同士を接合することによって閉断面に形成して骨格本体を構成すると共に、前記閉断面内に補強部材を配設して構成する自動車用車体骨格における補強構造であって、前記補強部材が、前記骨格本体の長手軸方向に向かって延設する長尺の平板を前記骨格本体の短手方向に沿って互いに離間する状態で複数個の凸状部を折曲形成することにより蛇腹状に構成されており、前記凸状部の頂部を前記インナパネルの中腹部に接合すると共に、前記補強部材における前記凸状部間に形成される平板状部の短手方向両端部を、前記アウタパネルと前記インナパネルにおける前記両フランジ部間に介在させて該両フランジ部と共に接合したことを特徴とする自動車用車体骨格における補強構造。
2. 前記補強部材における前記凸状部と前記平板状部との配置間隙をそれぞれ異なるように配置したことを特徴とする請求項1に記載の自動車用車体骨格における補強構造。
   

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